(57)【要約】【課題】紫外線発光ダイオードを光源としてヘッド部に内蔵させ、複数のヘッド部からの紫外線照射を個別に制御可能なスポット照射型紫外線照射装置を提供する。【解決手段】紫外線硬化型の樹脂を硬化させるための紫外線を照射する複数のヘッド部１２と１台のコントローラ部１１とが電気ケーブル１３でそれぞれ接続され、複数のヘッド部１２のそれぞれが、ケースとその内部に設けられた紫外線を発する紫外線発光ダイオードを備え、該紫外線発光ダイオードから発した紫外線が各ヘッド部１２の先端部１２ａから外部に照射されるように構成され、コントローラ部１１は複数のヘッド部１２に接続された複数の電気ケーブル１３が接続される複数のコネクタ１１１と、複数のヘッド部の紫外線発光ダイオードを個別に駆動制御するための電源回路及び制御回路を備えている。複数のヘッド部１２は、互いに異なる中心波長の紫外線発光ダイオードを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線硬化型の樹脂を硬化させるための紫外線を照射する複数のヘッド部と１台のコントローラ部とが電気ケーブルでそれぞれ接続され、
前記複数のヘッド部のそれぞれが、ケースとその内部に設けられた紫外線を照射可能な半導体素子を備え、該紫外線を照射可能な半導体素子から発した紫外線が各ヘッド部の先端部から外部に照射されるように構成され、
前記コントローラ部は前記複数のヘッド部に接続された複数の電気ケーブルが接続される複数のコネクタと、前記複数のヘッド部の紫外線を照射可能な半導体素子を個別に駆動制御するための電源回路及び制御回路を備え、
前記複数のヘッド部の紫外線を照射可能な半導体素子は、互いに異なる中心波長の紫外線を照射可能な半導体素子であることを特徴とするスポット照射型紫外線照射装置。
【請求項２】
前記コントローラ部は、前記複数のチャンネルに接続されたヘッド部ごとに異なる紫外線照射条件を設定可能であることを特徴とする
請求項１記載のスポット照射型紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小物部品の接着に使用される紫外線硬化型の樹脂を硬化させるためのスポット照射型紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線硬化型の樹脂は、レジスト皮膜の形成や印刷の分野から光ピックアップ等の組立工程における小物部品の接着固定の分野まで広く使用されている。例えば特許文献１には、スポット照射型紫外線照射装置を用いた小物部品の接着固定方法の従来例が記載されている。
【０００３】
小物部品の接着固定に使用される紫外線硬化型の樹脂を硬化させるためのスポット照射型紫外線照射装置の従来例として、紫外線の光源に高圧水銀ランプや水銀キセノンランプを使用したものがある。この装置では、水銀キセノンランプとその点灯回路を内蔵する装置本体と小型のヘッド部とが光ファイバーケーブルで接続されている。水銀キセノンランプから発した紫外線は、光ファイバーケーブルを通ってヘッド部まで導かれ、ヘッド部から樹脂が塗布された接着部に照射される。
【０００４】
例えばプラスチックレンズの外周部をそのホルダーに固定する場合に、プラスチックレンズの外周部とホルダーとが接触する複数箇所（例えば３〜４箇所）に紫外線硬化型の樹脂を塗布して、複数箇所を同時に固定する必要がある。つまり、複数箇所の樹脂を同時に硬化させる必要がある。１ヶ所ずつ順番に硬化させた場合は、プラスチックレンズの固定位置の精度が悪くなるからである。
【０００５】
このため、上記のスポット照射型紫外線照射装置は複数のヘッドを備え、装置本体と複数のヘッド部とが複数の光ファイバーケーブルでそれぞれ接続された構造を有する。装置本体には１個の水銀キセノンランプが内蔵され、水銀キセノンランプから発した紫外線が複数の光ファイバーケーブルに同時に入射するように構成されている。それぞれの光ファイバーケーブル内を伝播した紫外線は、それぞれの光ファイバーケーブルの先端に接続されたヘッド部から同時に外部へ照射される。
【特許文献１】特開平５−３０５２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の水銀キセノンランプを内蔵した装置本体と小型のヘッド部とが光ファイバーケーブルで接続された構造のスポット照射型紫外線照射装置には、以下のような課題があった。まず、水銀キセノンランプから発した紫外線をヘッド部まで導く光ファイバーケーブルとして、石英光ファイバーをステンレスのフレキシブルケーブルで被覆したものが使用されているが、この光ファイバーケーブルが高価であり、しかも紫外線の減衰が大きいために遠くまで導くことが出来ない。また、ケーブルが構造上柔軟性に欠け、狭い場所でのケーブルの引き回しや取り扱いが難しい問題もある。更に、１個の水銀キセノンランプから発した紫外線が複数の光ファイバーケーブルを伝播して複数のヘッド部から照射される構造のために、各ヘッド部から照射される紫外線の強さ（光量）やオン・オフのタイミングを個別に制御することができないという問題もある。
【０００７】
一方、紫外線硬化型樹脂（接着剤）には、粘度、硬化後の弾性、硬化時間、接着強度等の特性が異なる種々のものが市販されており、接着対象の材質や環境等に応じて使い分けることが望ましい。その場合に、紫外線硬化型樹脂の種類に応じて最適な紫外線照射条件が変化する。例えば、光ピックアップの組み立て工程において、光学レンズ、半導体ダイオードといった構成部品ごとに異なる紫外線硬化型樹脂を使用することが考えられるが、従来のスポット照射型紫外線照射装置では、使用する紫外線硬化型樹脂に応じて照射条件を変えることが難しい。
【０００８】
近年、水銀キセノンランプに代わる紫外線の光源として高出力の紫外線発光ダイオード（ＵＶＬＥＤ）が実用化されている。本発明者らは、この紫外線発光ダイオードをヘッド部に内蔵させ、電源回路や制御回路をコントローラ部に内蔵させ、ヘッド部とコントローラ部とを電気ケーブルで接続した構成のスポット照射型紫外線照射装置を考案した。これにより、上記のような従来のスポット照射型紫外線照射装置の課題の解決が図られる。
【０００９】
また、本発明者らは、中心波長の異なる種々の紫外線発光ダイオードが市販されていることに着目し、複数のヘッド部から照射される紫外線の中心波長を変えた構成を考案した。更には照射条件をヘッド部ごとに設定可能とすることを考案した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるスポット照射型紫外線照射装置（請求項１）は、紫外線硬化型の樹脂を硬化させるための紫外線を照射する複数のヘッド部と１台のコントローラ部とが電気ケーブルでそれぞれ接続され、前記複数のヘッド部のそれぞれが、ケースとその内部に設けられた紫外線を照射可能な半導体素子を備え、該紫外線を照射可能な半導体素子から発した紫外線が各ヘッド部の先端部から外部に照射されるように構成され、前記コントローラ部は前記複数のヘッド部に接続された複数の電気ケーブルが接続される複数のコネクタと、前記複数のヘッド部の紫外線を照射可能な半導体素子を個別に駆動制御するための電源回路及び制御回路を備え、前記複数のヘッド部の紫外線を照射可能な半導体素子が互いに異なる中心波長の紫外線を照射可能な半導体素子であることを特徴とする。
【００１１】
好ましい実施形態（請求項２）において、前記コントローラ部は、前記複数のチャンネルに接続されたヘッド部ごとに異なる紫外線照射条件を設定可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるスポット照射型紫外線照射装置（請求項１）は、光源に水銀キセノンランプを使用してヘッド部と装置本体とを光ファイバーケーブルで接続した従来のスポット照射型紫外線照射装置に比べて、小形化できると共に安価に構成することができる。また、ヘッド部とコントローラ部とが電気ケーブルで接続されているので、ヘッド部をコントローラ部から離れた箇所まで引き回すことが可能になる。更に、複数のヘッド部の紫外線を照射可能な半導体素子が互いに異なる中心波長の紫外線を照射可能な半導体素子であるので、使用する紫外線硬化型樹脂の種類や接着部位等に応じて最適の中心波長の紫外線を照射可能な半導体素子を備えたヘッド部を使用することができる。それら複数の接着部位を同時に異なる中心波長の紫外線で照射することも可能になる。また、短波長の紫外線照射は樹脂表面の硬化に有利であり、長波長の紫外線は樹脂内部の硬化に有利であることが分かっているので、これらを併用することによって樹脂の量が多い場合であっても樹脂の表面から内部にわたって均一に硬化させることが可能になる。
【００１３】
好ましい実施形態（請求項２）によれば、複数のチャンネルに接続されたヘッド部ごとに異なる紫外線照射条件を設定可能であるので、使用する紫外線硬化型樹脂の種類や接着部位等に応じて最適の条件で複数の接着部位を同時に照射して硬化させることが可能になる。ここでいう照射条件は、例えば一定の照射パワーでの連続照射や段階的な照射パワーの増加等、照射パワーを時間の関数として表すことを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施例に係るスポット照射型紫外線照射装置の外観を示す図である。この実施例のスポット照射型紫外線照射装置では、１台のコントローラ部１１に最大４個のヘッド部１２を接続することができる。コントローラ部１１の前面パネルの下部左側には４個のケーブル接続用コネクタ（ヘッド部用コネクタ）１１１が縦に並ぶように配置され、上から順番にチャンネル１，２，３及び４と定められている。図示の例では、チャンネル１とチャンネル３に電気ケーブル１３を介してヘッド部１２が接続されている。このように、コントローラ部１１とヘッド部１２は電気ケーブル１３によって接続されている。
【００１６】
コントローラ部１１の前面パネルの下部右側には、左側の縦に並んだ４チャンネルのコネクタに対応するように４個のインジケータ１１２と４個の押釦スイッチ１１３がそれぞれ縦に並ぶように設けられている。４個の押釦スイッチ１１３によって４チャンネルのヘッド部１２からの紫外線照射を個別に作動及び停止させることができ、各ヘッド部１２の紫外線照射の作動中又は停止中の状態が４個のインジケータ１１２によって個別に表示される。
【００１７】
コントローラ部１１の前面パネルの中央部の左側には鍵スイッチ１１４が設けられ、右側には電源スイッチ（押釦スイッチ）１１５が設けられている。それらの上側には、設定操作部１１６及び表示部１１７が備えられている。設定操作部１１６には複数の押釦スイッチが設けられ、これらを用いて各ヘッド部１２の紫外線照射の照射パワー、照射時間及び照射パターンを個別に設定することができる。照射パターンとして、一定の照射パワーでの連続照射、定率上昇照射パワーでの連続照射、インターバル照射、又は二次曲線状に変化する照射パワーでの連続照射を選択することができる。設定に際して、表示部１１７の４桁７セグメント表示とその下の４チャンネル分のインジケータが参照される。
【００１８】
図２は、本発明の実施例に係るスポット照射型紫外線照射装置のヘッド部１２の構造を示す上面分解斜視図である。また、図３は、同じくヘッド部１２の構造を示す下面分解斜視図である。ヘッド部１２は、上ケース１２１ａ、下ケース１２１ｂ、ケーブルコネクタ１２３、プリント配線板１２４、紫外線を照射可能な半導体素子である紫外線発光ダイオード１２５とその冷却ブロック１２６、レンズホルダー１２７等からなる。上ケース１２１ａ及び下ケース１２１ｂが合わせられてできる筒状ケース１２１の内部にプリント配線板１２４が収容されている。筒状ケース１２１の基端側には、ケーブルコネクタ１２３が４本の固定螺子１２３ａによって固定されている。また、筒状ケース１２１の先端側には、紫外線発光ダイオード１２５が固定された冷却ブロック１２６が３本の固定螺子１２６ａによって固定されている。
【００１９】
図３に示すように、筒状ケース１２１の基端側に固定されたケーブルコネクタ１２３は、ワイヤーハーネス１２３ｂを介してプリント配線板１２４に接続されている。つまり、コントローラ部１１との接続用の電気ケーブル１３が、ケーブルコネクタ１２３及びワイヤーハーネス１２３ｂを介してプリント配線板１２４に接続されている。また、筒状ケース１２１の先端側に固定された冷却ブロック１２６の先端側に固定されている紫外線発光ダイオード１２５のリード線が、コネクタ１２５ａを介してプリント配線板１２４に接続されている。
【００２０】
図２に示すように、プリント配線板１２４の半田面には回路部品として、不揮発性メモリ１２４ａ、チップＬＥＤ１２４ｂ等の表面実装部品が実装されている。不揮発性メモリ１２４ａは、紫外線発光ダイオード１２５の累積駆動時間の積算や初期輝度特性の記憶等に使用される。チップＬＥＤ１２４ｂは、紫外線発光ダイオード１２５の駆動中、すなわち紫外線照射中に点灯して使用者にその旨知らせるためのものである。上ケース１２１ａには、このチップＬＥＤ１２４ｂの点灯又は消灯の状態が外部から視認できるように、小孔ＨＬが設けられている。また、上ケース１２１ａの小孔ＨＬを含む上面部分に浅い凹部ＲＳが形成され、小孔ＨＬに対応する箇所に透明窓ＴＷが形成された樹脂シート（化粧シート）ＳＴが凹部ＲＳに貼り付けられて小孔ＨＬを塞いでいる。
【００２１】
図３に示すように、下ケース１２１ｂの中央部には固定用のねじ孔ＴＨが設けられており、このねじ孔ＴＨを用いてヘッド部１２を冶具や設備類に固定することができる。なお、ねじ孔ＴＨは下ケース１２１ｂの肉厚が薄いことから貫通孔となっている。図２に示すように、下ケース１２１ｂの内面にプレートＰＬが固定されており、このプレートＰＬは、ヘッド部１２の固定に際してねじ孔ＴＨに螺合挿入される雄ねじが筒状ケース１２１内部へ進入することを防止するストッパーの働きを有する。
【００２２】
図４は、コントローラ部１１に内蔵された電気回路の構成例を示すブロック図である。ＡＣインレット３８から供給される商用電源が、ラインフィルタ３９、ヒューズ４０及び電源スイッチ４１を経て電源回路３１に供給され、電源回路３１で生成された直流安定化電圧が制御回路３２に供給される。制御回路３２は、マイクロコンピュータ、ＥＥＰＲＯＭ（メモリ）等を備え、あらかじめ記憶しているプログラムとユーザの設定操作にしたがって各ヘッド部１２からの紫外線の照射パワー及び照射タイミングを制御する。
【００２３】
制御回路３２には、端子台基板４２及び通信用コネクタ（ＲＳ２３２Ｃ等）４３が接続されており、これらのインターフェイスを用いてパーソナルコンピュータやＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）等の外部制御機器をコントローラ部１１に接続することができる。
【００２４】
また、４個のヘッド部用コネクタ４４が制御回路３２に接続され、これらのヘッド部用コネクタ４４を介して各ヘッド部１２がコントローラ部１１の制御回路３２に接続される。そして、制御回路３２は各ヘッド部１２の紫外線発光ダイオード１２５の駆動制御のための電気信号を各ヘッド部１２に与え、各ヘッド部１２からの紫外線の照射パワーや照射タイミングを制御する。
【００２５】
また、制御回路３２には、フロントパネル基板４５が接続されている。このフロントパネル基板４５には、コントローラ部１１の前面パネルに設けられた表示部１１７及び設定操作部１１６を構成する液晶表示器や各種スイッチ類が実装されている。ユーザは表示部１１７及び設定操作部１１６を用いて４個のヘッド部１２の紫外線の照射条件（照射パワー及び照射パターン）を個別に設定することができる。
【００２６】
図５は、紫外線照射条件（紫外線照射パターン）の例を示すグラフである。照射条件（ａ）では、紫外線の照射パワーを徐々に増加させた後、所定の照射パワーＰ１に達すれば、その照射パワーＰ１を一定時間（時刻ｔ１から時刻ｔ２まで）維持する。照射条件（ｂ）では、時刻ｔ３まで低い照射パワーＰ２を維持し、その後照射パワーをＰ３まで一気に上げて一定時間（時刻ｔ３から時刻ｔ４まで）維持する。照射条件（ｃ）では、初めから高い照射パワーＰ４で照射を開始し、時刻ｔ５までその照射パワーＰ４を維持する。
【００２７】
コントローラ部１１は、これらの紫外線照射条件を４個のチャンネルに接続されたヘッド部１２ごとに設定することができる。なお、図５に示した照射条件（ａ）〜（ｃ）はあくまで一例であり、別の照射条件（照射パワー）を採用しても良い。例えば照射条件（ｂ）では２段階に照射パワーを変えているが、３段階以上に変えてもよい。また、各照射条件における照射パワー（Ｐ１〜Ｐ４）及び時刻（ｔ１〜ｔ４）は任意に設定することができる。
【００２８】
また、本実施例のスポット照射型紫外線照射装置では、４個のチャンネルに接続されたヘッド部１２を任意に交換することができるので、互いに中心波長の異なる紫外線発光ダイオードを用いたヘッド部１２を４個のチャンネルに接続することができる。そして、接着部位や使用する紫外線硬化型樹脂の組合せに応じて適切な中心波長の紫外線を照射することができる。また、短波長の紫外線照射は樹脂表面の硬化に有利であり、長波長の紫外線は樹脂内部の硬化に有利であることが分かっているので、これらを併用することによって樹脂の量が多い場合であっても樹脂の表面から内部にわたって均一に硬化させることが可能になる。あるいは、中心波長の異なる紫外線発光ダイオードを用いたヘッド部１２と上記のような照射条件のヘッド部１２ごとの設定とを組み合わせることにより、接着の更なる最適化を図ることができる。
【００２９】
図６は、光ピックアップの組み立てにおいて本実施例のスポット照射型紫外線照射装置を使用する際の紫外線の波長及び照射条件の設定例を示す図表である。例えば、半導体レーザ素子の接着部位には嫌気性紫外線硬化型樹脂（スリーボンド３０６５Ｅ）を使用し、中心波長３６５ｎｍの紫外線発光ダイオードを有するヘッド部１２を使用し、照射条件は図５（ａ）に示した照射条件を設定する。本実施例のスポット照射型紫外線照射装置では、４チャンネル分のヘッド部１２に４種類の中心波長の異なる紫外線発光ダイオードを使用し、互いに異なる照射条件を設定して４箇所の接着部位を同時に紫外線照射することが可能である。
【００３０】
以上、本発明の実施例とその変形例を説明したが、本発明は上記の実施例及び変形例に限らず、種々の形態で実施することができる。例えば、コントローラ部１１に接続可能なヘッド部１２の数を４個（４チャンネル）に限る必要はなく、２又は３チャンネルでもよいし、５チャンネル以上接続可能に構成してもよい。また、紫外線を照射可能な半導体素子としての紫外線発光ダイオードに代えて、紫外線レーザダイオードを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例に係るスポット照射型紫外線照射装置の外観を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係るスポット照射型紫外線照射装置のヘッド部の構造を示す上面分解斜視図である。
【図３】本発明の実施例に係るスポット照射型紫外線照射装置のヘッド部の構造を示す下面分解斜視図である。
【図４】コントローラ部に内蔵された電気回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】紫外線照射条件の例を示すグラフである。
【図６】光ピックアップの組み立てにおいて本実施例のスポット照射型紫外線照射装置を使用する際の紫外線の波長及び照射条件の設定例を示す図表である。
【符号の説明】
【００３２】
１１  コントローラ部
１２  ヘッド部
１３  電気ケーブル
３１  電源回路
３２  制御回路
４４，１１１  ヘッド部用（ケーブル接続用）コネクタ
１２１  ケース
１２５  紫外線を照射可能な半導体素子（紫外線発光ダイオード）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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